Fraunhofer-GesellschaftBewegungserfassung mit Inertialsensoren
Erfassung und Analyse von Bewegungen und Abläufen
Motivation
Die Erfassung der räumlichen Bewegung von Objekten ist Voraussetzung für eine Vielzahl verschiedener Anwendungen. Die Nutzung von Inertialmesssystemen für die Erfassung von Objektbewegungen bietet eine vorteilhafte Möglichkeit, da derartige Systeme klein und leicht sind sowie keine zusätzliche Infrastruktur benötigen. Für die Bewegungserfassung nutzen Inertialmesssysteme getrennte Sensoren zur Bestimmung der translatorischen und rotatorischen Bewegungsanteile. Die linearen Bewegungsanteile werden durch Beschleunigungssensoren, die Drehanteile durch Drehratensensoren (Kreisel) aufgenommen. Für die Bestimmung einer dreidimensionalen Position und Orientierung ist pro Raumrichtung (XYZ) je ein Sensorpaar zur Detektion der Bewegungsanteile notwendig. Werden Inertialmesssysteme aus mikroelektromechanischen Sensoren, auf Basis einer sogenannten MEMS-Technologie, aufgebaut, so sind sehr kleine, leichte und preiswerte Module zur Bewegungserfassung möglich. Damit eröffnet sich eine Vielzahl möglicher Einsatzgebiete und Anwendungen.
Eigenschaften von Inertialsensoren
- Erfassung von Bewegung ohne zusätzliche Infrastruktur
- Bestimmung von räumlichen Bewegungen mit Position und Orientierung (6DOF)
- Kleine und leichte Sensormodule zur Anbringung am bewegten Objekt
- Möglichkeit zur Integration in viele Anwendungen
Leistungsangebot
Im Rahmen von Projekten werden am Fraunhofer IFF anwendungsspezifische Systemlösungen auf Basis einer inertialsensorbasierten Bewegungserfassung entwickelt und realisiert. Bestandteile der Systemlösungen sind eine zugeschnittene Sensorik mit integrierter Elektronik für Datenaufnahme und -verarbeitung sowie entsprechende Methoden und Verfahren zur Messdatenaufnahme und Kalibrierung. Für die Messdatenauswertung werden z.B. anwendungsspezifische Methoden für
- Rekonstruktion von Bewegungstrajektorien aus Sensordaten
- zeitliche und räumliche Analyse von Bewegungstrajektorien
- modellgestützte Methoden zur Datenverbesserung
- Korrelationsanalyse zur Bestimmung von Bewegungsmustern in Trajektorien
- Sensordatenfusion zur Verbesserung der Bewegungsschätzung (Kalmanfilter)
entwickelt und implementiert.
Die Integration der Bewegungserfassung sowie die Realisierung der übergeordneten Anwendung können ebenfalls Projektbestandteil sein.
